磨削烧伤和磨削裂纹产生的原因及预防

磨削加工在机械加工中占有相当重要位置,淬火后工件表面的加工,及较高的尺寸精度和表面粗糙度,主要是靠磨削来保证。磨削加工所用的砂轮表面,是由无数磨粒组成的,每个磨粒相当一把刀具,所不同的是,大部分磨粒具有负前角和小后角。由于磨粒在砂轮表面的分布有高有低,很不规则,在磨削过程中,有些磨粒切削工件形成切屑,有些磨粒仅在工件表面上刻划出痕迹,还有一些磨粒即不切削也不刻划工件,而只是与工件表面产生滑擦,因为磨削速度很高(为车、铣床速度的20倍),这种刻划和滑擦将产生高达1000℃左右的温度,会引起被磨工件表层金相组织的变化。磨削所消耗的能量也是比较大的。因此,磨削过程比其他金属切削加工过程更为复杂。 1.磨削烧伤和磨削裂文产生的原因     

考虑磨削热变形的表面微观形貌建模与仿真

针对磨削热引起的工件热胀冷缩效应对磨削后的工件表面微观形貌的影响,提出一种考虑磨削热变形影响的磨削表面微观形貌建模方法。假设磨粒为正四面体建立砂轮形貌;根据磨削运动学原理,建立考虑磨削热变形效应的单颗磨粒三维切削轨迹,并结合砂轮形貌与单颗磨粒轨迹,建立磨削表面微观形貌预测模型,通过磨削实验对仿真结果进行验证,结果为该模型最小误差仅0.135%,最大误差为13.31%,验证了在磨削热变形效应影响下的仿真结果的准确性。     

磨削热的产生及减少措施

磨削热会引起工件烧伤、变形、裂纹，因此如何减少磨削热就是提高磨削质量的重要课题。一、磨削热的产生砂轮在对工件表面进行磨削加工时，由于磨粒微刃对被加工表面的切削、刻划、摩擦、抛光作用使金属在短时间内经历挤压、滑移、挤裂、切离四个阶段，从而使磨粒与工件的摩擦及金属的塑性变形能量全部转化为热量、因而磨创局部区或内的瞬时温度高达10O0oC左右，这就是磨削热产生的过程。磨削热及传导式可表示为：Q—QI＋QZ—Q3＋Q4＋Q。＋Qo式中：Q——磨削过程中产生的总热量。Q。——摩擦功转变的热量QZ——金属塑性变形能量转变的…     

浅谈磨削新工艺

超精密磨削和镜面磨削是通过在砂轮工作表面精细修整出的大量等高磨粒微刃的精密切削作用和适当接触压力下的摩擦抛光作用，使工件表面获得较小的表面粗糙度值的磨削方法。     

磨削加工中的尺寸效应机理研究

从比切削能和比摩擦能的大小变化与磨削参数的关系出发,研究了磨削加工中的尺寸效应问题,结果认为：比切削能的尺寸效应是金属剪切流动应力的尺寸效应和磨粒顶端钝圆影响的综合作用结果;当磨削深度或工件进给速度减小时,平均未变形切屑厚度减小,金属材料的剪应变效应和剪应变率效应增强,而热软化效应减弱,从而金属材料的剪切流动应力增大;当未变形切屑厚度减小时,磨粒顶端钝圆的影响增大;比摩擦能的尺寸效应是由于工件和砂轮的实际接触面积与磨削深度之间存在非线性关系及工件和砂轮间的摩擦因数的速度效应造成的;当工件进给速度减小时,工件与砂轮磨损平面间的摩擦因数增大。     

叶序排布磨粒对砂轮的磨削温度场效应

在砂轮磨削过程中,磨削热影响工件表面完整性,而磨粒排布是影响磨削温度场的重要因素之一。针对磨粒叶序排布的砂轮,采用有限元法对磨削温度场进行了计算模拟分析,获得了叶序系数对工件磨削温度场的影响规律。研究结果表明,随着叶序排布系数的增大,被磨工件的表面温度和温度梯度减低。     

外圆磨削砂轮形貌仿真与工件表面粗糙度预测

对磨削砂轮形貌、外圆磨削过程及工件表面形貌进行了仿真,实现了对工件表面粗糙度的预测,并对仿真模型进行了验证。采用Johnson变换和Gabor小波变换,实现了高斯域和非高斯域的转化,在随机域内对磨削砂轮形貌进行了仿真。根据外圆磨削运动过程,通过对砂轮和工件相互作用过程的分析,建立了磨粒运动轨迹方程和工件形貌方程,在考虑磨粒切削、耕犁与摩擦作用的条件下,对外圆磨削过程进行了仿真。建立了外圆磨削模型,实现了对加工工件形貌的仿真和粗糙度预测。     

螺旋槽砂轮磨削非光滑表面形貌特征仿真

非光滑表面在机械摩擦磨损的过程中具有减少摩擦和降低能耗的作用。为获得平面工件的非光滑表面,采用磨削加工方式。将砂轮表面修整成螺旋槽形状,并建立螺旋槽砂轮表面的数学模型,根据磨削运动学建立磨粒运动轨迹方程,通过MATLAB仿真研究不同加工参数下磨削表面的形貌特征。     

氮化硅陶瓷镶块低粗糙度磨削的研究

提出氧化铝砂轮磨削陶瓷表面的加工过程是砂轮磨粒与工件表面凸峰的碰撞－碰撞与摩擦共同作用－摩擦抛光。对砂轮速度，工件转速、砂轮横向进给量、光磨次数，陶瓷材料硬度以及切削液等因素对表明粗糙度的影响进行了分析，表明氧化铝砂轮通过挤压和磨削抛光作用使陶瓷工件表面的粗糙度得到显著改善，实现了在普通磨床上对陶瓷材料的高质量加工。     

工件旋转法磨削硅片的磨粒切削深度模型

半导体器件制造中,工件旋转法磨削是大尺寸硅片正面平坦化加工和背面薄化加工最广泛应用的加工方法。磨粒切削深度是反映磨削条件综合作用的磨削参量,其大小直接影响磨削工件的表面/亚表面质量,研究工件旋转法磨削的磨粒切削深度模型对于实现硅片高效率高质量磨削加工具有重要的指导意义。通过分析工件旋转法磨削过程中砂轮、磨粒和硅片之间的相对运动,建立磨粒切削深度模型,得到磨粒切削深度与砂轮直径和齿宽、加工参数以及工件表面作用位置间的数学关系。根据推导的磨粒切削深度公式,进一步研究工件旋转法磨削硅片时产生的亚表面损伤沿工件半径方向的变化趋势以及加工条件对磨削硅片亚表面损伤的影响规律,并进行试验验证。结果表明,工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤深度沿硅片半径方向从边缘到中心逐渐减小,随着砂轮磨粒粒径、砂轮进给速度、工件转速的增大和砂轮转速的减小,加工硅片的亚表面损伤也随之变大,试验结果与模型分析结果一致。     

磨粒叶序排布砂轮磨削筋条表面力的表面效应

为了探索筋条表面磨削过程中,磨粒叶序有序化砂轮的磨削力对工件表面几何形貌的影响规律,首先,根据筋条减阻表面的特征参数,设计能够实现筋条减阻表面加工的磨粒叶序排布砂轮;其次,建立筋条减阻表面磨削过程的简化模型,对工件表面形貌进行力学仿真;最后,研究磨削速度、磨削深度、磨粒角度、排布参数等对筋条表面几何形状的影响规律。结果表明,磨削速度增大时,工件表面材料的隆起变形高度随磨削力的减小而增大;磨削深度增大时,材料的隆起变形高度随磨削力的增大而减小;磨粒角度增大时,材料隆起变形高度随磨削力的增大,先增大后减小;而在叶序系数增大过程中,材料隆起变形高度随磨削力的增大而增大。     

磨削不锈钢细长轴,杆的特殊装置

一、不锈钢细长轴、杆的磨削特点不锈钢材料在磨削时韧性大,有很强的粘合力。因此,磨屑不易被切离,即使切离下来了,又常常粘附在砂轮上,填满磨粒之间的空隙,使磨粒失去切削作用,增大工件与砂轮之间的摩擦面积,降低散热能力,使磨削过程中发热现象更为严重,从而使工件表面粗糙度显著增高。同时,由于材料韧性大、强度高,砂轮磨粒容易磨钝,降低了砂轮的锋利程度,增加了径向磨削力,加剧了工件在磨削中的变形与跳动,给磨削带来很     

高速磨削合成切削液的研制

当砂轮线速度高于50ｍ/ｓ时,单位时间内通过磨削区的磨粒增加,砂轮与工件的摩擦加剧,发热量增大,引起合成切削液(以下简称磨削液)温度升高[1]。在高速磨削产生的高接触压力下,如果磨削液的清洗性差,则切屑容易粘附在砂轮表面,造成砂轮气孔堵塞、变钝,使用寿命缩短;如果磨削液的润滑性和冷却性差,易造成工件表面烧伤、拉毛和划伤。目前,一些厂的高速磨床仍用普通磨削液,其结果是工件表面粗糙,砂轮耐用度下降,磨削液使用周期变短。针对高速磨削的特点,研制了一种用于轴承加工的高速磨削液,并已应用于工业生产中。1　组成与制备高速磨削液应具…     

TC4钛合金纵扭超声磨削力热耦合模型及其试验研究

为探究TC4钛合金纵扭超声磨削过程中的力热耦合机理,基于TC4钛合金纵扭超声磨削的磨削力模型、工件表面平均温度模型、质量热容计算表达式建立了其力热耦合模型,并对力热耦合作用下TC4钛合金纵扭超声单颗磨粒去除过程进行有限元仿真,分析磨削力、磨削温度的相互影响特性。理论与仿真研究发现,磨削区剧烈的温升会降低钛合金抵抗塑性变形的能力,抑制磨削力的增长速率。最后通过TC4钛合金纵扭超声磨削试验进行验证,结果表明,纵扭超声的引入能明显降低磨削力和磨削温度,磨削力和磨削温度的降低幅度分别达到19.39%和12.41%;磨削温度随着磨削深度、砂轮转速和工件进给速度的增大而升高,且随着磨削温度的升高磨削力增长趋势变缓;磨削力和磨削热的减小使工件表面塑性变形和犁沟两侧的塑性隆起高度减小;与普通CBN磨削相比,纵扭超声的引入对表面粗糙度的降低幅度可达到31.21%,在一定范围内增大超声振幅能显著提高加工表面的质量。     

磨削液对磨削加工热量分配比的影响

将磨粒与工件之间的相互作用力作为一均值，认为在磨削区域磨削液分布在砂粒之间的孔隙中，成为砂轮的一部分随砂轮一起转动，工件和磨粒、磨削液接触表面的温度是连续相等的，并忽略了传人磨屑的热量，在此基础上，运用Duhamel温度场理论建立了工件、磨削液和砂轮的热量分配比理论模型。在实例计算中发现，磨削弧内热量分配比不是常量，而是一个变化的值。砂轮的热量分配比是逐渐增大的，而工件和磨削液的热量分配比是逐渐减小的。对于平面干式磨削，热量大部分传人工件中，施加磨削液可以减少传人工件中的热量。本文建立的模型可以作为预防工件烧伤和研究磨削淬火机理的理论基础。     

单颗磨粒超声ELID复合磨削试验研究

基于超声ELID复合磨削的运动特性建立简单的超声ELID复合磨削模型,并对砂轮表面的磨粒在内圆磨削过程中的运动特性进行了系统分析。根据磨粒的运动特点建立了单颗磨粒运动轨迹的数学表达式,并应用MATLAB软件建立了单颗磨粒运动轨迹模型,重点分析了单颗磨粒运动轨迹在内圆磨削过程中对工件材料去除率及工件表面质量的影响。采用对比试验加以分析,对Zr O2陶瓷分别进行了超声ELID复合磨削和普通ELID磨削,试验结果表明超声ELID复合磨削较普通ELID磨削具有更高的加工效率和良好的表面质量。     

轴向功率超声珩磨力学模型的建立及仿真

功率超声珩磨技术在发动机缸套的精密加工中能够得到较好的表面质量,其中珩磨力的大小与超声振动特点有关,是影响工件材料去除、磨削热及表面质量的重要因素之一。基于超声珩磨材料去除机理,考虑了油石表面磨粒分布规律,建立了包括材料切屑变形和磨粒与工件摩擦两种情况的超声珩磨力学模型。由力学模型仿真结果可知:功率超声珩磨磨削力与加工参数及加工过程中材料物理变化均有关,特别是材料应变率效应更加明显;在相同加工条件下,超声珩磨磨削力比普通珩磨平均降低50%以上,并且法向力与切向力比值增大,有利于材料的去除;超声振动能够减小磨粒与工件的平均动态摩擦系数,从而减小平均切向摩擦力大小,有利于提高工件表面质量;珩磨深度较主轴转速对珩磨力影响更大,当主轴转速高于620 r/min时,珩磨力开始逐渐减小。     

用普通磨床进行超精度磨削工艺

一般机械厂没有昂贵的高精度磨床,要磨削出表面精糙度R_α0.025的表面是非常困难的。如果临时需要,非磨不可,则可将M131W等普通外圆磨床经过检修、调整,并对砂轮合理的选择和精、细修整,采用合适的磨削用量,就有可能达到预定的要求。 一、超精磨削的原理 超精磨削是利用修整砂轮工作面所得到的大量等高的磨粒微刃从工件表面切除微薄余量,从而获得很高加工精度的方法。此外,还由于在无火花磨削阶段.仍有很明显的摩擦、滑挤、抛光和压光等作用,故加工     

MATLAB的平磨工件表面三维模型仿真方法

通过对平面磨削工艺过程中运动轨迹的分析研究,求解磨粒的切削轨迹,构建磨粒与工件作用的动力学模型,通过MATLAB编程,自动生成工件磨削表面的三维模型.该方法的研究为预测磨削工件表面质量提供了一种新方法.     

超硬涂层磨削工艺实验研究

针对核主泵关键部件材料镍基碳化钨涂层,采用三种磨粒粒度金刚石砂轮进行平面磨削试验,研究工艺参数、磨粒粒度对涂层材料磨削力、表面粗糙度和表面残余应力的影响规律。实验结果表明:不同粒度砂轮磨削时,随着磨削深度和工件进给速度增加,法向磨削力和切向磨削力均逐渐增大,表面粗糙度值呈现先增大、后减小再增大的趋势,平行和垂直磨削方向的表面残余压应力逐渐增大,且垂直磨削方向应力值更大。综合考虑磨削力、表面粗糙度、磨削表面残余应力和磨削加工效率,600目砂轮具有较好的加工效果,其对应的优化磨削参数为:磨削深度为10μm,工件进给速度为8 m/min。